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中红外激光气体检测研究取得显著进展

2007-10-16 08:42
老猫
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采用光学吸收方法进行气体检测具备固有的特异选择性,是国际通用的标准方法。众多污染和有毒有害气体的基频特征吸收光谱都落于中红外(2-25m)波段,其吸收强度可比在近红外波段高数个量级,因此在此波段进行检测可达到很高的检测灵敏度,但由于传统光谱仪器结构精密、笨重价高,实时检测和现场使用困难,限制了其广泛应用。采用中红外半导体激光器和光电探测器,用可调二极管激光吸收光谱(TDLAS)方法进行气体检测可以克服这些缺点,已引起了国际上的广泛重视。

中科院上海微系统与信息技术研究所(原上海冶金研究所)在半导体中红外光电材料与器件方面已进行了廿余年的持续努力,近年来在中红外半导体光电器件性能优化和实用化方面取得了一系列突破,研制出包括中红外波段的量子级联激光器、锑化物激光器和光电探测器在内的一系列室温工作实用化器件,并成功地将这些器件应用于中红外TDLAS气体检测研究,取得了显著进展。他们已采用中红外分布反馈量子级联激光器在7.7m波长上实现了气体检测演示(Chin. Phys.Lett.,23(2006)1780),又采用锑化物激光器和InGaAs探测器在2.1m波长上成功进行了温室效应气体测量(Chin.Phys.Lett.,24(2007)2301),并应用自主专利技术开发了采用独特参比方案和抗干扰设计的新型中红外TDLAS气体传感器(Chin.Phys.Lett.,24(2007)2839),检测灵敏度已达亚ppm量级。

我国是一个污染大国,二氧化硫排放居全球第一,二氧化碳排放居全球第二,本届政府在污染控制和减排方面已定下了明确目标,对突发事件应对和反恐等方面也有明确要求,这些都对气体的实时、快速、特异和连续检测提出了很高要求,发展小型化、使用方便和低价位的气体检测装置方兴未艾,中科院上海微系统所将继续在发展相关技术方面进行不懈的努力。

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